（计算机软件与理论专业论文）需求驱动的多agent+web服务聚集研究.pdf

需求驱动的多a g e n tw e b 服务聚集研究 摘要 w e b 服务是一种基于网络的、分布式的、自描述的模块化组件，它遵循一定的技 术规范，采用w s d l 、u d d i 、s o a p 等一套基于x m l 的标准和协议，使得人们可 以不论平台、不论时间和地点的使用这些组件。w e b 服务以其高度可集成性、互操作 性、松散耦合等优势，给社会带来了巨大的利益和价值，目前已经得到了学术界和产 业界的广泛认可。在现实应用中，由于单个w e b 服务的功能是有限的，无法适应复 杂的应用，因此需要进行多个w 曲服务之间的组合来满足需求，w e b 服务组合问题 也就成了近几年的研究热点。但是我们发现现有的协议和标准都仅限于语法层次，缺 乏语义信息的表达，所以目前大多数w 曲服务的组合都是手工完成的，这既费时又 费力。 随着语义w e b 技术的出现和发展，有研究者提出了语义w e b 服务的概念，使得 w e b 服务组合实现自动化成为可能。但是我们发现在传统的w e b 服务体系架构下， 无论是语义w 曲服务还是传统的w 曲服务，w 曲服务都是作为一个被动实体而存在， 被动的等待服务请求者的发现、调用和组合。而随着w e b 服务的数量不断增加，会 表现出服务查询率和利用率低，服务组合难度和复杂度高等问题。 因此本文在一个需求驱动的服务聚集框架下，从主动w e b 服务角度考虑，结合 了语义w e b 和智能a g e n t 两种技术应用到w e b 服务中，构造出语义w e b 服务和a g e n t 的结合体主动w e b 服务，利用环境本体作为语义基础，定义一种意图行为实现 机制来统一建模需求和服务能力以及需求和服务的匹配过程，实现了主动w 曲服务 向需求聚集的结果，成为了w 曲服务组合研究中的另一种可行方法。这种主动聚集 的组合方式能够降低服务组合的难度，提高服务被利用的机率，充分体现服务方的利 益，从而弥补了在传统w e b 服务框架下w e b 服务组合方面的一些不足。 本文在建立需求驱动的多a g e n tw e b 服务聚集模型基础上，以旅行安排为应用背 景，设计并丌发了一个基于j a d e 的旅行需求驱动的多a g e n tw e b 服务聚集系统。首 先构建了能支持j a d e 中使用的旅行安排环境本体j a v a 类，以此为语义基础，引入 一种意图行为实现机制统一建模旅行需求和服务能力以及需求和服务的匹配过程， 根据聚集算法最终编程实现符合旅行需求的多个主动w 曲服务向旅行需求的成功聚 集，从而验证了聚集模型和聚集算法的正确性，也证明了主动组合方法的可行性。 关键词：语义w e b 服务；环境本体；主动w e b 服务；需求；a g e n t ；j a d e r e s e a r c ho nm u l t i a g e n tw e bs e r v i c e s a g g r e g a t i o nd r i v e nb yr e q u i r e m e n t a bs t r a c t w e bs e r v i c e sa r em o d u l a rc o m p o n e n t so fn e t w o r k - b a s e d ，d i s t r i b u t e d ，s e l f - d e s c r i b i n g ， a n dm o d u l a r i tf o l l o w ss o m et e c h n i c a ls p e c i f i c a t i o n sa n du s e sw s d l ，u d d i ，s o a p x m l b a s e ds t a n d a r d sa n dp r o t o c o l sw h i c hm a k ep e o p l eu s et h e s ec o m p o n e n t sr e g a r d l e s s o fp l a t f o r m ，t i m ea n dl o c a t i o n w e bs e r v i c e sb r o u g h tt r e m e n d o u sb e n e f i t sa n dv a l u ef o r s o c i e t yb e c a u s eo fh i g h l yi n t e g r a t e d ，i n t e r o p e r a b i l i t ya n dl o o s e l yc o u p l e d i th a sb e e n c e r t i f i c a t e db ya c a d e m i aa n di n d u s t r y i nt h ea c t u a la p p l i c a t i o n s ，f u n c t i o no fs i n g l ew e b s e r v i c ei ss ol i m i t e dt h a ti tc a nn o ta d a p tt om o r ec o m p l e xa p p l i c a t i o n s c o n s e q u e n t l y , w e n e e dc o m p o s es e v e r a lw e bs e r v i c e s t o g e t h e rt os a t i s f yd e m a n d s a n dw e bs e r v i c e s c o m p o s i t i o nb e c o m e sr e s e a r c hh o t s p o tn e a r l y h o w e v e r , w ef i n dt h a tt h ee x i s t i n gp r o t o c o l s a n ds t a n d a r d sa r el i m i t e dt ot h es y n t a xl e v e l ，a n da r el a c ko fs e m a n t i ci n f o r m a t i o n e x p r e s s i o n s ow e bs e r v i c e sc o m p o s i t i o ni sm a n u a lc u r r e n t l yw h i c hc o n s u m i n gt i m ea n d p o w e r w i t h a p p e a r i n g a n d d e v e l o p i n go fs e m a n t i cw e b ，s o m er e s e a r c h e r sp r o p o s e d s e m a n t i cw e bs e r v i c e ，i nw h i c hw e bs e r v i c e sc o m p o s i t i o nc a nb ed o n ea u t o m a t i c a l l y h o w e v e r , w ef i n dt h a tw e bs e r v i c e so ft h et r a d i t i o n a lw e bs e r v i c e sa n ds e m a n t i cw e b s e r v i c e sa r ep a s s i v et ob ed i s c o v e r e d ，c a l l e da n dc o m p o s e db ys e r v i c er e q u e s t e ri n t r a d i t i o n a lw e bs e r v i c ea r c h i t e c t u r e t h ep r o b l e m so fs e r v i c e su t i l i z a t i o nd e c r e a s e da n d s e r v i c e sc o m p o s i t i o nd i f f i c u l t yi n c r e a s e da p p e a r e dw i t hi n c r e a s i n go fw e bs e r v i c e s n u m b e r t h e r e f o r e ，t h i sp a p e ri sb e g u nw i t hi n i t i a c t i v ew e bs e r v i c e si nt e r m so fa r c h i t e c t u r eo f s e r v i c ea g g r e g a t i o nd r i v e nb yr e q u i r e m e n t ，a n da p p l i e ss e m a n t i cw e ba n di n t e l l i g e n ta g e n t t e c h n o l o g i e si n t ow e bs e r v i c e ，a n dc o n s t r u c t si n i t i a c t i v ew e bs e r v i c eb ys e m a n t i cw e b s e r v i c ea n da g e n t i tu s e st h ee n v i r o n m e n to n t o l o g yo fs e m a n t i cw e ba sas e m a n t i c f o u n d a t i o n ，a n da d o p t sa l li n t e n t i o n - b e h a v i o r - a c h i e v e m e n tm e c h a n i s mt ou n i f i e d l y d e s c r i b er e q u i r e m e n t s ，s e r v i c e sc a p a b i l i t i e sa n dm a t c h i n gp r o c e s sb e t w e e nr e q u i r e m e n t s w i t hs e r v i c e s ，a n dr e a l i z e st h a ta c t i v ew e bs e r v i c e s a g g r e g a t et ot h er e q u i r e m e n t i ti s l i l a n o t h e rf e a s i b l em e t h o do fw e bs e r v i c e sc o m p o s i t i o n t h i sc o m p o s i t i o no fi n i t i a c t i v e a g g r e g a t i o nc a nr e d u c ed i f f i c u l t yo fs e r v i c ec o m p o s i t i o n ，a n di m p r o v eu s e dr a t eo fs e r v i c e w h i c hr e f l e c t ss e r v i c ep r o v i d e r si n t e r e s t s o i tm a k e su ps h o r t a g eo fw e bs e r v i c e c o m p o s i t i o ni nt h et r a d i t i o n a lw e b s e r v i c ea r c h i t e c t u r e t h i sp a p e rd e s i g n sa n dd e v e l o p sas y s t e mo fm u l t i 。a g e n tw e bs e r v i c e sa g g r e g a t i o n d r i v e nb yt r a v e lr e q u i r e m e n ti nj a d eb a s e do nb u i l d i n gm u l t i - a g e n tw e bs e r v i c e s a g g r e g a t i o nd r i v e nb yr e q u i r e m e n tm o d e l f i r s t ，w ec o n s t r u c tt r a v e la r r a n g ee n v i r o n m e n t o n t o l o g yw h i c hc a nb eu s e di nj a d e i tu s e st h ee n v i m n m e n to n t o l o g ya s as e m a n t i c f o u n d a t i o n ，a n da d o p t sa ni n t e n t i o n b e h a v i o r a c h i e v e m e n tm e c h a n i s mt ou n i f i e d l y d e s c r i b et r a v e lr e q u i r e m e n t ，s e r v i c e sc a p a b i l i t i e sa n dm a t c h i n gp r o c e s sb e t w e e nt r a v e l r e q u i r e m e n t sw i t hs e r v i c e s ，a n du l t i m a t e l yr e a l i z e st h a ti n i t i a c t i v ew e b s e r v i c e sa g g r e g a t e t ot h et r a v e lr e q u i r e m e n ts u c c e s s f u l l yi nt e r m so fa g g r e g a t i o na r i t h m e t i c t h u s ，i tv e r i f i e s t h ec o r r e c t n e s so fa g g r e g a t i o nm e t h o da n da l g o r i t h m ，a n dt h ef e a s i b i l i t yo fi n i t i a c t i v e c o m p o s i t i o nm e t h o d k e yw o r d s ：s e m a n t i cw e bs e r v i c e s ；e n v i r o n m e n to n t o l o g y ；i n i t i a c t i v ew e b s e r v i c e ；r e q u i r e m e n t ；a g e n t ；j a d e i v 目录 摘要i a b s t r a c t i i l e jj j 之i 第l 章绪论1 1 1 引言1 1 2 研究现状和存在问题2 1 3 论文研究内容4 1 4 论文创新点6 1 5 论文组织结构6 第2 章相关理论与技术。8 2 1 语义w e b 服务概述：8 2 1 1w e b 服务：8 2 1 2 语义w e b 9 2 1 3 语义w e b 服务1 l 2 2 环境本体概述12 2 2 1 本体( o n t o l o g y ) 12 2 2 2 环境本体( e n v i r o n m e n to n t o l o g y ) 13 2 2 3 环境本体对服务能力的表示。15 2 3a g e n t 技术概述16 2 3 1a g e n t 定义及特性l7 2 3 2 主动w e b 服务。1 7 2 3 3j a d e 平台。18 2 4 本章小结2 l 第3 章需求驱动的服务聚集模型2 2 3 1 聚集模型的构建2 2 3 2 环境本体建模2 3 3 3 意图行为实现机制2 4 3 4 需求和服务能力建模2 6 3 4 1 需求建模2 6 3 4 2 服务能力建模2 7 3 5 服务向需求聚集的描述2 8 3 6 本章小结2 8 第4 章服务聚集关键算法2 9 4 1 服务端算法2 9 4 1 1 服务与需求匹配算法2 9 4 1 2 服务请求登记算法一2 9 4 2 需求端算法3 0 4 2 1 需求处理服务登记算法一3 0 4 2 2 服务向需求聚集算法31 4 3 本章小结3 2 第5 章应用案例设计与分析3 3 5 1 开发背景3 3 5 2 开发工具和环境配置3 4 5 3 系统总体设计3 5 5 4 环境本体的构建3 6 5 4 1 环境本体需求分析3 6 5 4 2 环境本体的建立一3 6 5 5 需求和服务能力建模4 2 5 5 1 需求的建模一4 2 5 5 2 服务能力的建模4 4 5 6 服务向需求的聚集4 9 5 7 聚集结果分析5 2 5 8 本章小结5 3 第6 章研究总结与展望5 4 6 1 研究总结5 4 6 2 研究展望5 5 参考文献5 7 攻读学位期问取得的研究成果6 l 致谢6 2 浙江师范大学学位论文独创性声明6 3 学位论文使用授权声明6 3 1 1 引言 第1 章绪论 随着w e b 服务技术的发展和同益成熟，大量的w e b 服务开始共享于网络。w e b 服务以其可互操作、跨平台、跨语占、方便使用等优势受到国内外各界人士的热烈欢 迎。目前w e b 服务已经在金融、交通、电子政务、地理信息服务等行业得到了广泛 的成功应用i 。作为面向服务分布式计算的一项重要技术，w 曲服务也i 吸引了越来越 多的研究者对它的关注。目前的w e b 服务采用了服务描述语言w s d l ( w e bs e r v i c e s d e s c r i p t i o nl a n g u a g e ) 、统一描述发现集成u d d i ( u n i v e r s a ld e s c r i p t i o n ，d i s c o v e r ya n d i n t e g r a t i o n ) 、简单访问协议s o a p ( s i m p l eo b j e c ta c c e s sp r o t o c 0 1 ) 等一套基于x m l 的标准协议规划2 1 ，通过这些标准和协议使得我们可以用任何语言，在任何平台上编 写w e b 服务来实现互操作。w 曲服务为解决异构分布式计算问题提供了手段，具有 高度的可集成性、可重用性、跨平台性和松散耦合等特点。 传统的w e b 服务基本框架由服务提供者、服务目录和服务请求者三个角色，以 及发御、发现和调用三个操作一起组成的。其过程是服务提供者将服务信息发布并注 册在服务目录中，服务请求者在服务目录中查找自己所需要的服务信息，获得服务信 息后直接向服务提供者调用该服纠3 1 。 w 曲服务的出现和发展，不仅推动了因特网的迅猛向前，而且又以强大的技术优 势改变了人类社会旧的商业和生活模式，带来了巨大的商业利益，因此w e b 服务被 认为具有很大的潜在价值【。但是我们发现单个w e b 服务的功能很有限，往往不能满 足服务请求者的需要，因此必须对多个简单的服务进行组合来完成现实中复杂的应用 和动态的需求，w 曲服务组合问题也就成了近几年的研究热点之一。由于目前的协议 和标准对服务的描述都仅限于语法层次，表达不出语义信息以至机器之间无法相互理 解，无法实现服务发现、调用和组合的自动化，因此目f j 的w e b 服务组合大多数是 手工完成的【4 j ，而手工的方法费时费力且很难适应服务的动态性。 1 第1 章绪论 随着语义w e b 技术5 1 的出现和发展，有研究者提出了语义w 曲服纠9 1 川的概念， 它是w 曲服务和语义w 曲两大技术的综合。其中o w l s 【6 。7 1 和w s m o 7 - 8 1 是关于语义 w e b 服务研究的两大重要成果，它们通过在现有的w e b 服务体系架构下为服务添加 语义注释，来静态地描述w e b 服务能力，从而可以自动化的实现语义w e b 服务动态 组合。 在传统的w e b 服务体系架构下，我们发现无论是传统的w e b 服务组合还是在语 义w e b 服务组合，w e b 服务都是被动的等待服务请求者的发现、调用和组合，服务 组合表现出难度和复杂度高、服务利用率和杏询率低等问题。 于是出现了把w e b 服务看作是主动实体i 5 1 的面向服务计算的一个新研究方向， 但是目前从主动w e b 服务的角度来研究w e b 服务组合的还比较少。本文的研究正是 针对以上问题提出的，从w e b 服务是主动实体角度考虑，将智能a g e n t 技术引入到 语义w e b 服务领域中，实现w e b 服务主动向需求聚集的自动化服务组合方式，选题 具有一定的理 八价值和现实意义。这种主动组合方法将明显改善传统w e b 服务架构 中的一些不足，能提高服务被利用的机率，降低服务的组合难度，而且由于是基于语 义的方法，使得机器之间可以相互理解，达剑服务组合自动化的目的，另外由于a g e n t 技术的结合使得服务表现出一定的主动性和智能性，使得服务方可以选择需求方，从 而充分体现出服务提供方的利益。那么如何构造t 动w e b 服务，建模需求和服务能 力，实现服务向需求的主动聚集过稃是本文的研究重点和难点。 本文以环境本体【1 2 - 1 4 1 作为语义基础，引入一种意图一行为实现机制统一描述w e b 服务能力和需求及服务与需求的匹配，将w e b 服务结合a g e n t 技术构造成主动w e b 服务实体，当多个服务之间的组合能够共同完成用户的需求时，服务向需求聚集成功。 本文给出了需求驱动的多a g e n tw e b 服务聚集模型和聚集算法，并以“旅行安排”为 应用背景，设计和开发了一个基于坏境本体的旅行安排系统来验证主动组合方式的正 确性和有效性。 1 2 研究现状和存在问题 w e b 服务是一种自描述、自包含、松散耦合的新兴w e b 应用，通过网络发布、发 现和调用，极大的扩展了一般应用程序的功能。w e b f ；l 务功能的实现使用了一系列基 2 第1 章绪论 于x m l 的标准和协议，例如采用w s d l 来描述服务能力，采用u d d i 来发布与查找服 务，和采用s o a p 来调用服务。通过这些标准和协议，使得我们可以使用任何语言描 述w e b 服务来对它们进行访问和查询。 现实应用中为了简化应用逻辑和提高服务的可重用性，单个w e b 服务的功能都做 的比较简单，因此复杂的应用需要进行单个服务之阳j 的组合，随之，w e b 服务组合的 研究也就成了当今的研究热点之一。所谓w e b 服务组合就是多个只能提供单一功能的 轻量级w e b h 艮务组合成能完成复杂功能的服务，以满足不同用户的需求l l 引。目前关于 w e b 服务组合的研究主要包括： ( 1 ) 基于工作流模型的w e b 服务组合研究。在此类组合方法中，工作流是被用 作服务组合建模定义的工具或分布活动的协调引擎】。目前工作流的w e b 服务组合 语言主要是微软，i b m 和e b a 公司提出的b p e l 4 w s ( b u s i n e s sp r o c e s se x e c u t i o n l a n g u a g ef o rw e bs e r v i c e s ) 【l 引，它通过一个本身也可以作为一个w e b 服务发布的流程 将不同的w e b 服务组合起来。b p e l 4 w s 利用w s d l 使服务的动态绑定成为可能， 但它关于如何选择所需服务并没有给出具体方式1 1 7 l 。目前通过b p e l 4 w s 进行w e b 服务的组合是一种完全人工的组合方式。 ( 2 ) 基于q o s ( q u a l i t yo f s e r v i c e s ) 的w e b h 臣务组合研究。文献1 1 8 l 中以构件化嵌 入式操作系统l i q u i d 为研究背景，给出了一种基于q o s 的服务构件组合方法。这是一 种既能满足用户的功能需求，同时又能满足服务质量需求的服务组合方法。 ( 3 ) 基于进程代数的w e b n 艮务组合研究。文献【1 9 1 中通过建立p i 演算中的进程描述 和w e b 服务描述的对应关系，对w e b 服务的组合进行了形式化描述。 ( 4 ) 基于状态演算的w e b n 艮务组合研究。文献1 2 0 】中使用p e r t i 网来描述w e b h 艮务和 服务的顺序、选择、并行、循环、任意、引用和鉴别器等组合模式，给出了相应的代 数系统来描述递归的组合方式，此文献是在w e b 服务组合中应用p e r t i 网理论的最早工 作之一。文献1 2 1 1 中提出一种s r n ( s e r v i c e r e s o u r c en e t ) 用来描述s i g ( s p a t i a l i n f o r m a t i o ng r i d ) 中的服务组合，其实s r n 是一种扩展的p e r t i 网。 ( 5 ) 基于本体的w e b 服务组合研究。o w l s 和w s m o 都是用于描述w e b h 6 i 务能力 的上层本体，它们通过对w e b h 艮务描述添加语义信息，实现机器之间无岐义的相互理 解，从而能够达到多个w e b 服务之间的自动发现，调用和组合。文献1 1 4 l 中提出了一种 基于环境本体的w e b h 6 2 务能力规格说明的构建方法，其中把环境资源建模成一些树层 3 第1 章绪论 次状态机，从而能描述出概念实体的动态特性。这种基于环境本体的方法，为w e b 服务的自动发现、调用和组合提供了一种更有效的解决方案。文献【2 2 】中以环境本体为 语义基础，提出了一种基于影响推理的w e b 服务组合方法，将w e b 服务能力描述成服 务作用于环境资源之上产生的影响，并用一个语义模式来定义影响对应的树层次状态 机和其上的消息交换关系，通过自动推理将多个原子服务的语义模式变为一个组合服 务的语义模式，从而达到服务自动化组合的目标。这种能适应w e b 服务动态变化的基 于语义的w e b 服务组合方式是服务组合研究的主要发展趋势。 ( 6 ) 基于a g e n t 的w e b j 艮务组合研究。文献【2 3 ，2 4 1 中提出t w e b h 艮务和a g e n t 之问的 结合方法，通过这两者之i 开j 不同的协议、本体、组什等相互转换与集成实现了 w s 2 j a d e ，为服务组合的研究提供了条件。文献1 25 j 中提出了一种基于移动a g e n t 的服 务组合框架，克服了传统w 曲服务组合中心控制的缺陷，提高了服务组合的效率。 以上各种w e b 服务组合方法的研究都是基于传统的w e b 服务框架，其中的w e b 服务都足作为一个被动实体来研究，它们被动的等待请求方的发现、调用和组合，而 缺乏主动性。因此在这样一种框架下的服务组合存在如下几个问题： ( 1 ) 在传统的w e b 服务框架中，w e b 服务都将自己的服务信息注册到u d d i ， 而如今的服务是海量剧增的，这会导致服务同录负载过大，从而会明显降低服务的查 询效率。 ( 2 ) 由于网络上的w e b 服务数量很大，而且都是处于被动状态等待服务请求者 的发现，可能某些服务会永远不被使崩，因此服务的利用率很低。 ( 3 ) 日自订实现w e b 服务组合的难度和复杂度都很高。 于是把w e b 服务看作是主动实体成为面f f , j h l 曼务计算的一个新研究方向。目前从 主动实体角度来研究w e b 服务组合的还比较少，文献【l5 j 中提出了一种基于功能本体 和自动机制设计的服务a g e n t 协作机制，但是这种多a g e n t 协作机制是种不可控制 的过程，可能产生无效的服务组合。本文的研究是在利用语义w e b 服务组合的自动 化优点基础上，从主动w e b 服务角度考虑而展开的。 1 3 论文研究内容 随着现实社会中应用复杂性的增强，用户要求的提高，基于语义的w e b 服务组 4 第l 章绪论 合方式成为研究主流之一。本文主要结合了语义w e b 服务和智能a g e n t 技术，以环 境本体作为语义基础，引入一种意图一行为实现机制来统一描述需求和服务能力，将 基于语义的w e b 服务结合a g e n t 技术构造成主动w e b 实体，并能向匹配的需求主动 聚集。本文根据一个需求驱动的服务聚集框架，建立了一个需求驱动的多a g e n tw e b 服务聚集模型并给出了聚集算法，最后设计并开发了一个基于环境本体的“旅行安排 系统来验证模型的正确性和有效性，成功的实现了服务主动向需求聚集的组合方式。 本文研究的具体内容如下： ( 1 ) 对当今国内外主要研究成果进行了分析，指出了在传统的w e b 服务体系架 构下研究的w e b 服务组合方式存在的问题，主要是服务利用率低、服务组合难度大 等问题。在肯定语义w e b 服务组合方法的基础上，指出了从主动实体考虑的服务新 研究方向的优势，体现出本选题的研究价值和重要意义。 ( 2 ) 详细介绍了与研究有关的一些技术和理论知识。包括w e b 服务、语义w e b 服务的概念，本体、环境本体，o w l s 、w s m o 等内容，还有介绍了构造主动w e b 服务的a g e n t 技术、j a d e ( j a v a a g e n td e v e l o p m e n te n v i r o n m e n t ) 1 2 7 1 平台等，这些都 为研究的丌展提供了理论基础和技术支持。 ( 3 ) 根据需求驱动的服务聚集框架，建立了基j f - j a d e 的聚集模型。该模型以环 境本体为语义基础，定义了一种意图行为实现这利，统一的机制来描述需求和服务能 力及服务与需求的匹配过程，为服务聚集系统的丌发和实现挚定了基础，也是研究的 重点和难点。 ( 4 ) 根据聚集模型给出了服务聚集的关键算法，包括服务端的服务与需求匹配算 法、服务请求登记算法，和需求端的服务处理算法和服务向需求聚集算法等。这些算 法的实现是聚集过程实现的重要基础。 ( 5 ) 以“旅行安排为应用背景，给出了构建环境本体并转化为j a d e 本体类的 具体过程，并以此为语义基础，重点设计和丌发了一个旅行需求驱动的多a g e n tw e b 服务聚集系统，最后对聚集结果进行了分析，验证了聚集模型的可行性，也例时证明 了服务主动向需求聚集的服务组合方法的币确性。本章是研究工作的重点和难点之 一o ( 6 ) 对本文的研究做了总结和展单，肯定了这种主动组合方式的优势和发展附途， 同时也指出了一些不足，并提出了一些进一步要做的工作等。 s 第l 章绪论 1 4 论文创新点 本文研究的是w e b 服务组合技术，结合了语义w e b 服务和a g e n t 技术，从主动 w e b 服务角度考虑，克服了传统w e b 服务组合框架下被动w e b 服务利用率低、服务 组合难度高等问题，能充分体现出服务提供方的利益。可以说，这种主动组合方式是 对w e b 服务组合技术的一种有利补充。这种服务主动向需求聚集的智能化自动组合 方法体现出了以人为本的理念，更适合现代人的复杂需求。 本文主要从主动w e b 服务角度出发，以环境本体作为语义基础，引入一种意图 行为实现机制米统一描述需求和服务能力及需求与服务的匹配过程，建立了聚集模 型并给出了聚集算法，以旅行安排为应用背景，设计并，f ：发了旅行需求驱动的多a g e n t w e b 服务聚集系统，实现了主动服务实体向需求的聚集，也成功验证了聚集模型和 算法的正确性和可行性。其中卞要有两个创新点： ( 1 ) 将智能a g e n t 技术应用剑语义w e b 服务领域中，把w e b 服务作为一个主动 实体水研究，从而提高了服务的利用率，并且服务方可以来选择需求方，体现出了服 务方的利益，更能适应用户的动念需求。 ( 2 ) 利用环境本体作为语义基础，引入一个意图行为实现机制的统一方法来描 述需求和服务能力及需求与服务匹配过程，使得机器之间能无歧义的相互理解，降低 了服务组合难度，实现自动化的服务组合。 1 5 论文组织结构 本论文的总体组织结构如下： 第l 章为绪论。主要论述了论文的研究背景、国内外研究现状和存在的问题，提 出了本文的具体研究内容与目标及创新点，最后给出了论文的组织结构。 第2 章为相关理论与技术。详细阐述了与研究有关的语义w e b 服务和a g e n t 技 术方面的知识，包括语义w 曲、本体、o w l s 、w s m o 、环境本体，a g e n t 开发框架 j a d e 等相关内容。 第3 章为需求驱动的服务聚集模型。本章主要根据需求驱动的聚集框架建立了聚 集模型，并给出了以环境本体为语义基础，定义了意图行为实现机制统一建模需求 和服务能力以及需求与服务之l 日j 匹配过程的具体方法。 6 笫i 章绪论 第4 章为服务聚集的关键算法。本章分别从需求端和服务端来设计算法，包括服 务与需求匹配算法、服务请求登记算法、需求处理服务登记算法和服务向需求聚集算 法。 第5 章为应用案例的设计与分析。以旅行安排为应用背景，给出了构建旅行安排 环境本体并转化为j a d e 本体类的具体过程和方法，并以此为语义基础，设计和开发 了旅行需求驱动的多a g e n tw 曲服务聚集系统，实现了多个服务主动向旅行需求的聚 集，并对聚集结果进行了分析。 第6 章为研究总结与展望。主要对本文的研究工作进行了总结，肯定了所做的工 作，也指出了一些不足，并提出了对今后工作的展望。 7 第2 章相关理论与技术 2 1 语义w e b 服务概述 随着w e b 服务领域和语义w e b 技术的迅速发展，出现了语义w e b 服务。本节将 从介绍w e b 服务展丌，阐述了与语义w e b 服务相关的语义w e b 、o w l s 、w s m o 等知识。 2 1 1w e b 服务 w 曲服务是一种支持在网络上的机器之间交互的软件系统1 2 8 1 ，它的出现推动了网 络技术的迅速发展，给企业带来巨人的商_ , i k n 益和价值，也给人们的生活带来了巨大 的改变。w 曲服务至今没有一个确切定义，i b m 公司对w 曲服务的定义是“一个自描 述、自包含的，能与其他w 曲服务匹配的最小应用模块”【2 9 1 。标准化组织w 3 c 将w e b 服务定义为“是由u r i 标识的软件应用程序，通过x m l 构件对接门和绑定进行定义、 描述和发现”1 2 8 1 。其实w 曲服务是一组基于x m l 、s o a p 、w s d l 等的工业技术标准， 通过w s d l 语言来描述w e b 服务能力，s o a p 协议来调用w e b i 及务等，这些统一标准 解决了互操作、跨平台、分布式汁算等问题，使得人们可以不论时问、地点和平台来 使用w e b 服务。 传统的w e b 服务体系架构由服务提供者( s e r v i c ep r o v i d e r ) 、服务注册中心 ( u d d i ) 和服务请求者( s e r v i c er e q u e s t e r ) 三个角色，以及发布( p u b l i s h ) 、发现 ( f i n d ) 和调用( b i n d ) 三个操作一起组成的，如图2 1 所剥引。首先服务提供者将 自己的服务信息发布到服务注册中心中，然后服务请求者到服务注册中心查找自己所 需要的服务信息，获得服务信息后直接向服务提供者调用服务。在这个架构中，我们 发现w e b 服务是被动等待发现、调用和组合的，表现出一定的被动性，缺乏主动性。 还有目前的网上w e b 服务描述都是基于语法层的，缺少一定的语义信息，因此机器 之间不能相互理解，也就无法实现服务的自动发现、调用和组合。 8 第2 章相关理论j 技术 2 1 2 语义w e b 图2 1 传统的w e b 服务体系架构 语义w e b 的出现是对当今w e b 飞速发展过程中暴露出的缺乏语义信息的一种有 益补充，它给w 曲服务带来了新的机遇。所谓“语义 ，就是指文本的含义。语义 w e b 就是一种能读懂人类语言的智能网络，被称为第三代互联网。t i mb e m e r s l e e 于2 0 0 1 年首次提出了语义w e b 的概念，对其定义如下：“语义网是一个网，它包含 了文档或文档的一部分，描述了事物i 日j 的明显关系，且包含语义信息，以利于机器的 自动处理”1 3 0 l 。 语义w e b 其实是当f i i w e b 的一个扩展，它的目标是通过一种概念化、形式化的 本体思想给当日i w e b 赋予具有明确定义的语义信息，以机器可处理的方式来表示和 处理信息，使机器之间能互相理解，最终实现服务的智能化、自动化。 语义w e b 的七层次结构1 3 l j 如图2 2 所示，这是一种描述资源能力、推理能力、 安全性等功能逐渐增强的层次化结构。 t r u s t l p r o o f l 彗 l o g i c 磊 o n t o l o g yv o c a b u l a r y 堕 盘 ：暨 i i ) f + r d f s c h e m a 。 x ml 十n s - , - x m l s c h e m a u n i c o d eu r i 图2 2 语义w e b 的七层次结构图 从低到高各层的描述具体如下： 第一层是u n i c o d e 和u r i ( u n i f o r mr e s o u r c ei d e n t i f i e r s ) 。w e b 上资源的描述是 应用之问能够互相通信的基础，因此语义网采用u r i 这种统一资源标识符来标准化 9 第2 章相关理论与技术 的描述资源。另外，u n i c o d e 是一种字符编码标准，提供了全球各种语言的统一字符 编码标准，成功地解决了万维网上跨地区字符编码的标准格式问题【3 2 】，它是语义w 曲 支持多个语种的基础。 第二层是x m l ，n s 和x m l s c h e m a 。x m l 定义了结构化的数据描述方式，提供 了文档结构化的语